(57)【要約】【課題】  真空雰囲気やクリーンルーム内を汚染しにくく、組立や分解を容易に行うことが可能な組立部品を提供する。【解決手段】  ボルト３０の雄ネジ部３０ａには、潤滑剤からなる潤滑膜Ｄが被覆されており、雄ネジ部３０ａの表面とネジ穴３２ａとの間に潤滑膜Ｄが介在されている。この潤滑剤は、シリコン油，ポリフェニルエーテル油，アルキルシクロペンタン，及びシラハイドロカーボンのうちの少なくとも１種を含有し、且つ、２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部品が摩擦締結部材で締結されてなる組立部品であって、前記部品同士の間、及び、前記摩擦締結部材と前記部品との間の少なくとも一方に、シリコン油，ポリフェニルエーテル油，アルキルシクロペンタン，及びシラハイドロカーボンのうちの少なくとも１種を含有し、且つ、２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下である潤滑剤を介在させたことを特徴とする組立部品。
【請求項２】
大気圧よりも低い気圧に維持される室の内部又はクリーンな環境に維持される室の内部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の組立部品。
【請求項３】
前記摩擦締結部材は、雄ネジ，ナット，間座，又はネジ穴を有する部材であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の組立部品。
【請求項４】
前記摩擦締結部材のねじ切りが施された部分と前記部品との間に、前記潤滑剤を介在させたことを特徴とする請求項３に記載の組立部品。
【請求項５】
前記部品及び前記摩擦締結部材の少なくとも一方に前記潤滑剤を付着させたうえ締結してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の組立部品。
【請求項６】
締結前に付着された前記潤滑剤の厚さが０．１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする請求項５の組立部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部品が組み立てられ締結されてなる組立部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置等においては、真空雰囲気に維持したプロセス室内で、ワークをステージに載置して移動させることにより、その加工処理や検査等が行われている。そして、近年において製造される半導体がより微細化されたことに伴い、プロセス室内の真空度もより高める必要性が生じてきている。
【特許文献１】特開平６−９９０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プロセス室内に載置したワークであるウェハ等の搬送や位置決めのために、真空雰囲気にあるプロセス室内に、複数の部品をボルト等によって締結した組立部品を設置することがある。プロセス室内ではアウトガスの発生や発塵を嫌うため、部品を締結するボルト等に脱脂処理を施す場合がある。ところが、ボルト等を脱脂すると、締結に必要な締め付けトルクをかけたときに、ボルト等においてねじ切りが施された部分（以降においては「ネジ部」と記すこともある）にカジリや焼付きが生じるおそれがある。
【０００４】
このようなカジリや焼付きが発生すると、分解のためボルト等を緩めることができなくなったり、緩めることができた場合でも、ネジ面が荒れて再使用が不可能となるおそれがある。そのような不具合が生じると、半導体製造装置の復旧に手間取ることにより大きな損失が生じることも予想される。また、クリーンルーム内等においても、油による汚染防止のために組立部品を脱脂して使用する場合は、同様の問題が生じるおそれがある。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、真空雰囲気やクリーンルーム内を汚染しにくく、組立や分解を容易に行うことが可能な組立部品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の組立部品は、複数の部品が摩擦締結部材で締結されてなる組立部品であって、前記部品同士の間、及び、前記摩擦締結部材と前記部品との間の少なくとも一方に、シリコン油，ポリフェニルエーテル油，アルキルシクロペンタン，及びシラハイドロカーボンのうちの少なくとも１種を含有し、且つ、２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下である潤滑剤を介在させたことを特徴とする。
【０００６】
このように、部品同士の間、及び、摩擦締結部材と部品との間の少なくとも一方に潤滑剤を介在させたので、例えば摩擦締結部材の摩擦面に、締結時にカジリ，焼付き等が生じることが抑制される。よって、組立や分解を容易に行うことができるとともに、分解した部品を再使用することも可能となる。なお、組立部品としては、例えば、ボールねじ，リニアガイド，ＸＹテーブル，回転テーブル等があげられる。
【０００７】
また、本発明に係る請求項２の組立部品は、請求項１に記載の組立部品において、大気圧よりも低い気圧に維持される室の内部又はクリーンな環境に維持される室の内部に配置されることを特徴とする。
蒸気圧の低い潤滑剤は、大気圧よりも低い気圧に維持される室（例えば真空雰囲気に維持されたプロセス室）の内部やクリーンな環境に維持される室（例えばクリーンルーム）の内部においても、蒸発しにくいので、アウトガスの発生や発塵が抑制されて、真空雰囲気やクリーンな環境の汚染が抑制される。潤滑剤の２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ超過であると、アウトガス量や発塵量が多くなって、真空雰囲気やクリーンな環境が汚染されるおそれがある。
【０００８】
さらに、本発明に係る請求項３の組立部品は、請求項１又は請求項２に記載の組立部品において、前記摩擦締結部材は、雄ネジ，ナット，間座，又はネジ穴を有する部材であることを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項４の組立部品は、請求項３に記載の組立部品において、前記摩擦締結部材のねじ切りが施された部分と前記部品との間に、前記潤滑剤を介在させたことを特徴とする。
このような構成であれば、摩擦締結部材のねじ切りが施された部分にカジリ，焼付き等が生じることが抑制される。
さらに、本発明に係る請求項５の組立部品は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組立部品において、前記部品及び前記摩擦締結部材の少なくとも一方に前記潤滑剤を付着させたうえ締結してなることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係る請求項６の組立部品は、請求項５の組立部品において、締結前に付着された前記潤滑剤の厚さが０．１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする。
以下に潤滑剤について説明する。潤滑剤としては、シリコン油，ポリフェニルエーテル油，アルキルシクロペンタン，及びシラハイドロカーボンのうちの少なくとも１種を含有する潤滑油を基油として用いたグリースがあげられる。また、該潤滑油をそのまま潤滑剤として用いることもできる。
これらの潤滑油は金属に対する親和性が高く、濡れ性が良好であるため、官能基の働きにより金属表面に化学的に吸着させなくても、均一な油膜が得られる。また、これらの潤滑油は極めて高い粘性を有しており、蒸気圧も低いため、発塵により散逸したり、蒸発により消失したりする可能性が低い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の組立部品は、組立や分解を容易に行うことが可能であるとともに、大気圧よりも低い気圧に維持される室の内部やクリーンな環境に維持される室の内部を汚染しにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る組立部品の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る組立部品を含む駆動装置の断面図である。
図１に示すように、駆動装置１０は、円筒状又は直方体状の筐体２０内に設置されている。この筐体２０の内部は、プロセス室Ｐとなっている。筐体２０の底壁にはベース１１が取り付けられており、さらに第１のステージ１２が、ベース１１上に取り付けられた一対のリニアガイド１３，１３を介して、ベース１１に対して図１の左右方向に移動可能に支持されている。また、第１のステージ１２は、ベース１１に配置されたサーボモータ１４に、図示しないボールねじ機構を介して連結されており、したがってサーボモータ１４の動作により、図１の左右方向に位置決め可能に駆動されるようになっている。
【００１２】
ワークＷを載置するためのテーブル１６ａを中央に配置した第２のステージ１６は、第１のステージ１２上に取り付けられた一対のリニアガイド１７，１７を介して、第１のステージ１２に対して紙面に垂直な方向に移動可能に支持されている。また、第２のステージ１６は、第１のステージ１２に配置されたサーボモータ１８に、図示しないボールねじ機構を介して連結されており、したがってサーボモータ１８の動作により、紙面に垂直な方向に位置決め可能に駆動されるようになっている。以上のような構成により、第２のステージ１６は、筐体２０に対して２次元方向に移動できるため、そのテーブル１６ａに載置したワークＷを、プロセス室Ｐ内の加工位置又は検査位置へと任意に移動させることができる。
【００１３】
筐体２０内部のプロセス室Ｐは、側壁２０ａに形成された通路２０ｂと配管２１とを介して排気ポンプＰ１に連通しており、排気ポンプＰ１の作動によって真空雰囲気に維持されるようになっている。
ここで、駆動装置１０に用いる摩擦締結部材としてのボルトについて説明する。図２は、２つの部品をボルトを用いて締結した状態の組立部品の断面図であり、図３は、図２のＡ部分の拡大図である。なお、ここで部品としては、組立部品であるベース１１，第１のステージ１２，リニアガイド１３，サーボモータ１４，ボールねじ機構，テーブル１６ａ，第２のステージ１６，リニアガイド１７，サーボモータ１８のそれぞれを構成する部品の他、筐体２０内に設置される部品の全てを含む。
【００１４】
図２においては、ボルト３０は、部品３１の開口３１ａを貫通し、部品３２のネジ穴（雌ねじ部）３２ａに螺合している。ここで、ボルト３０の雄ネジ部３０ａには、シリコン油，ポリフェニルエーテル油，アルキルシクロペンタン，及びシラハイドロカーボンのうちの少なくとも１種を含有し、且つ、２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下である潤滑剤からなる潤滑膜Ｄが、後述するようにして被覆されている。したがって、ボルト３０の雄ネジ部３０ａをネジ穴３２ａに螺合させると、図３に示すように、雄ネジ部３０ａの表面とネジ穴３２ａとの間に潤滑膜Ｄが介在することとなり、締め付けトルク負荷時における摩擦面（ネジ表面）の摩擦を軽減し、カジリ，焼付き等を抑制する。その結果、部品３１，３２の組立や分解を容易に行うことができる。
【００１５】
一方、潤滑膜Ｄは蒸気圧の低い潤滑剤であるために、プロセス室Ｐの真空雰囲気（あるいはクリーンルーム内）において使用されても、ボルト３０から蒸発しにくい。よって、アウトガスの発生や発塵が生じにくく、プロセス室Ｐの真空雰囲気（あるいはクリーンルーム）環境の汚染が生じにくい。
ボルト３０の雄ネジ部３０ａに潤滑膜Ｄを被覆する手法は特に限定されるものではないが、有機溶剤（例えばアルコール，ヘキサン等の炭化水素系の有機溶剤）で前記潤滑剤を希釈した溶液を、塗布，噴霧等によりボルト３０に付着させ、その後に乾燥する方法が好ましい。あるいは、前記溶液中にボルト３０を浸漬し、その後に取り出して乾燥する方法でもよい。この浸漬法は、一度に多数のボルトに対して極めて容易に潤滑膜の被覆処理を施すことが可能である。これらの方法は、比較的容易な方法であり且つ低コストである。なお、いずれの方法においても、乾燥を速めるために、加熱処理や減圧処理を行ってもよい。
【００１６】
潤滑膜Ｄを被覆する前に、前処理として、有機溶剤や水系洗浄剤によりボルト３０の脱脂を行うことが好ましい。さらに、脱脂洗浄後に化学研磨や電解研磨によって表面を洗浄してもよい。
また、特に、ボルトのネジ部のみに潤滑膜Ｄを被覆する場合について、図４を参照しながら説明する。図４において、Ｌ字状に折れ曲がった治具Ｊが有する開口に、複数のボルト３０を差し入れ、雄ネジ部３０ａが下方に突出するように支持する。また、シリコン油，ポリフェニルエーテル油，アルキルシクロペンタン，及びシラハイドロカーボンのうちの少なくとも１種を含有し、且つ、２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下である潤滑剤を溶剤に溶かし込んだ液体Ｌを、容器Ｔに貯留する。
【００１７】
図４に示すように、ボルト３０を保持した治具Ｊを容器Ｔの上方から下降させ、突出した雄ネジ部３０ａを液体Ｌに浸漬する。その後、治具Ｊを上昇させ、所定時間乾燥させれば溶剤が蒸発するので、雄ネジ部３０ａに潤滑剤（潤滑膜Ｄ）が被覆されることとなる。ただし、上記の手法にこだわらず、例えばスプレーやハケ塗り等により、液体Ｌを雄ネジ部３０ａに付着させ、乾燥させてもよい。
【００１８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更，改良が可能であることはもちろんである。例えば、摩擦締結部材はボルトに限定されるものではなく、雌ネジ部であってもよい。すなわち、ボルトに代わり又はボルトに加えて、雌ネジ部内に前述の液体Ｌを吹き付け乾燥させるなどすることで、その表面に潤滑剤（潤滑膜Ｄ）を被覆することも考えられる。また、摩擦締結部材としてのボルト等は、クリーンルーム内で用いられても、その環境を汚染することなく分解，組立時のねじのカジリ，焼付き等の発生を抑制できるという効果を発揮できる。
【００１９】
また、本発明における潤滑剤は、締結される部品同士の間に介在させてもよい。すなわち、例えば２つの部品の平面同士を密着させてボルト等で締結させる際に、ボルトによる固定前に両者の位置関係の微調整が必要になる場合が多い。このとき、密着させる２面が高精度に仕上げられ、且つ脱脂された清浄な表面だと、両者間の吸着によって位置合わせが困難な場合がある。例えばアルミ合金のように比較的軟らかい金属で構成された部品の場合は、両者をずらす際に、最悪の場合には表面にむしれが生じることもある。
【００２０】
このような場合には、対向面の少なくとも一方に前述の潤滑剤を被覆しておけば、むしれ等の不具合が生じることを避けることができる。また、ネジ部と部品との間又は部品同士の間に介在させるものは、被膜形成処理の行いやすさ，真空特性，潤滑特性の観点から総合して、シリコン油，ポリフェニルエーテル油，アルキルシクロペンタン，及びシラハイドロカーボンのうちの少なくとも１種を含有し、且つ、２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下である潤滑剤からな被膜が最も好ましい。
【００２１】
次に、シリコン油，ポリフェニルエーテル油，アルキルシクロペンタン，及びシラハイドロカーボンのうちの少なくとも１種を含有し、且つ、２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下である潤滑剤について、さらに詳細に説明する。
部品同士の間や摩擦締結部材と部品との間に介在する潤滑剤が、上記のような潤滑剤であれば、真空環境下やクリーンな環境下においても発塵量及びアウトガス量が少なく、且つ、締結・取り外しの繰り返しに対する耐久性に優れていて長寿命である。
【００２２】
潤滑膜は、シリコン油，ポリフェニルエーテル油，アルキルシクロペンタン，及びシラハイドロカーボンのうちの少なくとも１種を含有しているので、流動性を有している。よって、比較的大きな荷重が作用するような場合や相手部材との相対的なすべり接触の速度が速い（例えば、自動組立機等によるねじ締め等）場合でも、従来の固体潤滑剤のコーティング膜のようにすべり接触によって剥離や欠落が生じることが起きにくいので、発塵量が少なく、半導体製造装置等に使用される組立部品のような、パーティクルを極端に嫌う環境下において使用される組立部品に適用可能である。
【００２３】
また、蒸気圧が低いので低アウトガスである。よって、特にウェハの処理プロセスのような、有機物による汚染を極端に嫌う用途に適している。さらに、例えば、ねじ締結のように比較的大きな荷重が作用するような場合でも、摺動面において金属同士が無潤滑で接触する状態となりにくく、摺動面に常に潤滑剤が付着している状態が維持される。よって、摺動面において凝着や摩耗が起こる可能性が低いので、ねじ締め・取り外しの耐久性にも優れ且つ低発塵である。
【００２４】
潤滑膜の膜厚は０．１μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。０．１μｍ未満では潤滑性が不十分となり、組立部品の耐久性に問題が生じるおそれがある。また、２０μｍを超えると潤滑性は十分となるが、発塵量が多くなるという問題が生じるおそれがある。ただし、膜厚が薄いほど発塵量が少なくなる傾向があることを考慮すると、潤滑膜の膜厚は０．１μｍに近い方が好ましい。
【００２５】
シリコン油としては、例えばメチルフェニルシリコーン油（例えば信越化学工業株式会社製のＨＩ−ＶＡＣ  Ｆ−４，ＨＩ−ＶＡＣ  Ｆ−５）があげられる。また、ポリフェニルエーテル油としては、例えばアルキルジフェニルエーテル，ペンタフェニルエーテル，テトラフェニルエーテル，モノアルキルテトラフェニルエーテル，ジアルキルテトラフェニルエーテル（例えば松村石油株式会社製のもの）があげられる。
【００２６】
さらに、アルキルシクロペンタンとしては、例えばトリ（２−オクチルドデシル）シクロペンタン（例えばＮｙｅ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ社製のＳｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｏｉｌ  ２００１Ａ），トリ−ｎ−オクチルシクロペンタン，テトラ−ｎ−オクチルシクロペンタン，ペンタ−ｎ−オクチルシクロペンタン，トリ−ｎ−ノニルシクロペンタン，ペンタ−ｎ−デシルシクロペンタン，ペンタ−ｎ−ドデシルシクロペンタン，テトラ−２−エチルヘキシルシクロペンタンがあげられる。
さらに、シラハイドロカーボンとしては、例えば下記の化学式（Ｉ）で表されるものがあげられる。
【００２７】
【化１】
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【００２８】
ここで、化学式（Ｉ）中のＲ1 ，Ｒ2 ，及びＲ3 は、相互に同種又は異種の炭化水素基であり、ｎは０〜２の整数である。
シラハイドロカーボンの種類は、前述の化学式（Ｉ）で表されるシラハイドロカーボンであれば特に限定されるものではない。例えば、化学式（Ｉ）中のＲ1 ，Ｒ2 ，及びＲ3 は、脂肪族炭化水素基，脂環式炭化水素基，芳香族炭化水素基等のいずれの炭化水素基でもよい。そして、１種のシラハイドロカーボンを用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２９】
なお、本発明の目的が損なわれない程度の量であれば、他種の油を混合してもよい。また、潤滑剤には、その各種性能をさらに向上させるために、所望により種々の添加剤を添加してもよい。使用される添加剤としては、例えば、酸化防止剤，防錆剤，極圧剤，油性剤，及び金属不活性化剤等があげられ、これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の組立部品は流動性を有する潤滑膜を備えていて、比較的大きな荷重がかかるような場合でも、従来の固体潤滑剤等のコーティング膜のようにすべり接触することによる負荷により剥離や欠落が生じる可能性が低い。よって、発塵量が少なく、半導体製造装置等に使用される組立部品のようなパーティクルを極端に嫌う環境下において使用される組立部品に適用可能である（半導体製品の歩留まり向上に寄与する）。
【００３１】
また、摺動面において金属同士が無潤滑で接触する状態となりにくく、摺動面に常に潤滑剤が付着している状態が維持される。よって、摺動面において凝着や摩耗が起こる可能性が低いので、ねじ締めや取り外しの耐久性に優れ且つ低発塵である。
なお、本発明の組立部品の素材は特に限定されるものではないが、炭素鋼，ステンレス鋼，アルミニウム合金，チタン合金，セラミックス，サーメット等を好適に使用することができる。これらの素材に対して、熱処理やメッキ処理，物理蒸着法（ＰＶＤ），化学蒸着法（ＣＶＤ）等の処理を施せば、表面が硬化して耐摩耗性が向上するのでより好ましい。
【００３２】
熱処理としては、通常の焼入れ・焼戻し処理，窒化処理，浸炭処理，浸炭窒化処理等があげられる。また、メッキとしては、無電解ニッケルメッキ，硬質クロムメッキ等があげられる。さらに、ＰＶＤ，ＣＶＤにより形成する被膜としては、Ｔｉ系硬質膜（ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣ，ＴｉＡｌＮ），ＣｒＮ，ダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等があげられる。
アルミ合金においては、陽極酸化による表面硬化も効果的に使用できる。
また、組立部品を構成する部品には、表面粗さや寸法精度を向上させるために、種々の機械加工や化学研磨等を施してもよい。
【００３３】
〔実施例〕
以下に、さらに具体的な実施例を示して、本発明を説明する。上記と同様の潤滑膜を被覆した試験片を用いて二円筒スラストカラー型すべり摩擦試験を行い、真空中における耐久性と発塵性とを評価した。
試験片５０は図５に示すような円筒形で、ＳＵＪ２製である。そして、相手材５１との摺動面（図５においては下端面であり、ねじ締結部を想定している）に、２０℃における蒸気圧が１×１０-5Ｐａ以下であるシリコン油（信越化学工業株式会社製のメチルフェニルシリコーン油ＨＩ−ＶＡＣ  Ｆ−４）からなる潤滑膜が、膜厚を種々変更して被覆してある。このような試験片５０を円筒の軸を中心に回転させて相手材５１の上面とすべり接触させ、回転トルクが急上昇するまでの総回転数で耐久性を評価した。また、回転を開始してから３０分間の発塵量で発塵性を評価した。なお、回転時のアキシアル荷重は９８０Ｎ、回転速度は３０ｒｐｍ、温度は２５℃、圧力は１×１０-4Ｐａである。
【００３４】
試験結果を、図６のグラフに示す。このグラフにおいては、耐久性の値は、潤滑膜を有していない試験片の耐久性を１とした場合の相対値で示してある。また、発塵性の値は、潤滑膜の膜厚が２０μｍである試験片の発塵性を１とした場合の相対値で示してある。
このグラフから、膜厚が０．１μｍ以上の場合には、潤滑膜を有していないものの２倍以上耐久性を有していることが分かる。また、膜厚０．３μｍ以上の範囲では、膜厚に比例して耐久性が向上していることが分かる。さらに、膜厚が小さいほど発塵性が良好となる傾向があり、膜厚が２０μｍ以下の場合に発塵量が少なく、２０μｍを超えると急激に発塵量が増加することが分かる。これらの結果から、潤滑膜の膜厚は０．１μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以上２０μｍ以下がより好ましいこと分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の組立部品は、例えば真空中やクリーンルーム中等のような、清浄さが要求される環境下において好適に使用可能である。また、前記環境下において使用される機器の部品として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る組立部品を含む駆動装置の断面図である。
【図２】２つの部品をボルトを用いて締結した状態の組立部品の断面図である。
【図３】図２のＡ部分の拡大断面図である。
【図４】ボルトの雄ネジ部に潤滑剤を被覆する手法を説明する図である。
【図５】二円筒スラストカラー型すべり摩擦試験の方法を説明する概念図である。
【図６】潤滑膜の膜厚と耐久性及び発塵性との相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１０      駆動装置
１１      ベース
１２      第１のステージ
１３      リニアガイド
１４      サーボモータ
１６      第２のステージ
１６ａ    テーブル
１７      リニアガイド
１８      サーボモータ
３０      ボルト
３１，３２  部品
３０ａ    雄ネジ部
３２ａ    ネジ穴
Ｄ      潤滑膜
【図１】
2005299793.tif 000004
【図２】
2005299793.tif 000005
【図３】
2005299793.tif 000006
【図４】
2005299793.tif 000007
【図５】
2005299793.tif 000008
【図６】
2005299793.tif 000009